Плутоний-239 – материал, в общем, чисто «бомбовый». Почти нигде, кроме ядерных боеприпасов, он не применяется, степень его вовлечения в мирные ядерные топливные циклы в настоящее время весьма ограничена. Соответственно и больших вопросов, где его искать, не возникает. Террористам, однако, от этого ничуть не легче – с учетом того, как организована охрана вожделенных складов, арсеналов и перевозок. В общем, здесь злодеям можно лишь посочувствовать.
Ситуация с ураном-235 оружейной чистоты несколько иная. С одной стороны, его, кроме как на специализированных промышленных комплексах, получить нельзя даже в принципе. Не помогут ни «кража нейтронов», ни другие ухищрения. Террористы могут отдыхать.
Однако в отличие от плутония ядерное оружие и связанная с ним инфраструктура – не единственное место, где можно встретить высокообогащенный уран-235. Он является также топливом для некоторых типов ядерных установок – исследовательских и транспортных реакторов (в первую очередь, реакторов АПЛ).
Отсюда возникает некоторая ситуационная альтернатива возможных действий ядерных террористов по захвату расщепляющихся материалов (и соответственно наиболее целесообразная совокупность мер по противодействию им). Однако наш анализ не может быть полным без рассмотрения ситуации, если террористы все же каким-либо способом (не будем пока дискутировать, насколько это реально) разживутся некоторым количеством материалов, достаточным для изготовления примитивного (но работоспособного!) ЯВУ.
Принцип действия ЯВУ в наши дни общеизвестен (кстати, именно это обстоятельство часто педалируется в качестве главного обоснования реальности угрозы ядерного терроризма). Но именно – принцип. Дьявол, как известно, сидит в деталях, и этих его убежищ в конструкциях реальных (а не книжно-абстрактных) ЯВУ сколько угодно.
В основе действия ЯВУ деления, как уже упоминалось, лежит понятие критической массы – определенной совокупности массы, плотности и конструктивного оформления расщепляющегося материала, при превышении некоторых нейтронно-физических параметров которой цепная реакция на вторичных нейтронах деления приобретает лавинообразный, взрывной характер. Такое состояние называется надкритическим, следствием его намеренного достижения в ЯВУ в необходимый момент и является ядерный взрыв.
Критическая масса может быть достигнута либо увеличением массы расщепляющегося материала при неизменной плотности, либо увеличением плотности при неизменной массе. Первый путь реализуется в зарядах пушечного (ствольного) типа. В них одна подкритическая масса направляется в другую такую же, как снаряд (отсюда и название), после чего состояние образовавшейся системы становится надкритическим. Так была устроена, например, бомба, сброшенная на Хиросиму.
Второй путь лежит в основе действия имплозионных зарядов. В них надкритичность достигается при взрыве заряда из химического вещества, особым образом размещенного вокруг подкритической сферы из расщепляющегося материала. Под действием ударной волны этого взрыва, направленной к центру системы (слово имплозия означает взрыв внутрь), расщепляющийся материал равномерно и очень быстро обжимается, что вызывает скачкообразное повышение его плотности и переход в надкритическое состояние с последующим ядерным взрывом. Имплозионный принцип был использован, например, в бомбе, сброшенной на Нагасаки, а также в первом советском ЯВУ, испытанном в 1949 г.
Для нашего рассмотрения очень существен тот факт, что для использования в пушечной схеме плутоний-239 штатной оружейной кондиции непригоден. Существенно меньшая в сравнении с имплозионной скорость формирования критической массы, свойственная этой схеме, приводит к тому, что из-за наличия в нем заметного количества плутония-240, испускающего нейтроны вследствие спонтанного деления, цепная реакция начинается чересчур рано. Поэтому силы гидродинамического разлета разрушают заряд еще до ее распространения по всему объему расщепляющегося материала, и вместо полноценного взрыва получается маломощный «хлопок».
С другой стороны, уран-235 почти не применяется в современном ядерном оружии – уж слишком очевидны преимущества плутониевых ЯВУ перед урановыми. Да и имплозионная схема сама по себе (кстати, она «всеядна» и допускает применение как урана, так и плутония) в сравнении с пушечной намного более совершенна. К числу главных ее достоинств принадлежит возможность существенно уменьшить количество расщепляющегося материала, ведь величина критической массы обратно пропорциональна квадрату его плотности. Например, для урана-235 обогащением 93,5 % критическая масса (без отражателя) равна 30 кг при нормальной (естественной) плотности, 7,5 кг – при удвоенной и 3,3 кг – при утроенной.
Здесь, между прочим, возникает любопытный вопрос, также являющийся сейчас предметом многочисленных спекуляций, и часто именно в контексте ядерного терроризма: а если сжимать дальше? Не открывается ли здесь возможность, хотя бы принципиальная, собрать ЯВУ на основе лишь нескольких граммов (а то и миллиграммов) плутония? Их-то террористу несравненно проще раздобыть, чем 6 – 8 кг плутония-239 для снаряжения «нормального» имплозионного ЯВУ. А ведь расчетное взрывное энерговыделение при полном делении всего 1 г плутония-239 эквивалентно (по порядку величины) 10 т тротила! Совсем неплохо… Увы!.. Первую «подножку» ставит химия. Элементарные расчеты показывают, что добиться таких степеней сжатия с помощью химических ВВ невозможно из энергетических соображений.
А нельзя ли как-нибудь иначе? Собственно и основополагающий принцип известен. Это – сжатие излучением. Именно на нем основано современное термоядерное (водородное) оружие. Но в термоядерных ЯВУ источником излучения является… делительное инициирующее устройство на основе плутония! Того самого, количество которого мы собрались уменьшать.
В принципе огромные степени и скорости сжатия достаточно малых масс вещества можно обеспечить излучением мощного лазера – причем, чем меньше масса, тем выше достигаемая степень сжатия. Однако тут «подножку» ставит уже нейтронная физика. Дело в том, что само по себе достижение надкритического состояния есть лишь создание условий для лавинообразного роста числа нейтронов, волной накрывающего все новые и новые ядра делящегося материала. Но что от этого толку, если таких ядер просто мало. Пусть вы – любитель крепко выпить, и однажды волею судьбы попали в идеальную ситуацию, когда вместо каждой выпитой маленькой рюмки вам немедленно приносят три новые (надкритичность достигнута). Однако, если водки в заведении мало и такая смена произойдет только один раз, ваше желание уйти домой «на бровях» не осуществится – четырех рюмок для этого маловато.
Аналогия довольно близкая с тем, что происходит в ЯВУ. Количество таких «смен» в нейтронной физике называется числом поколений нейтронов. Начало ядерного взрывного процесса (разлета вещества) в имплозионной бомбе соответствует его значению 40–45. А при малой массе расщепляющегося материала и очень высокой скорости его сжатия поколения не набираются вовсе, хотя надкритичность достигается.
По оценке чл.-кор. РАН Л.П.Феоктистова, для осуществления таким образом взрывной цепной реакции потребуется не менее 10 г плутония при мощности лазеров обжатия в десятки мегаджоулей. Таких лазеров в мире еще нет, а если бы и были? Террорист, вероятно, лишится дара речи от одной лишь мысли, что ему вместе с малогабаритным ЯВУ придется захватить «на дело» как минимум грузовик с лазерной аппаратурой плюс передвижную электростанцию приличной мощности.
Вернемся теперь к анализу возможных конструкций ЯВУ в контексте ядерного терроризма. Итак, у имплозионной схемы перед пушечной все преимущества, кроме одного, но в нашем случае, скорее всего, решающего: имплозионная схема несравненно сложнее в реализации. Надо точно определить состав, количество и размеры обжимающих линз из химического ВВ, надо гарантировать идеальную синхронизацию их подрыва, надо в строго определенный момент обеспечить включение инициирующего нейтронного источника… Стоит не выполнить хотя бы одно из этих условий (а есть и другие), как ЯВУ попросту не сработает.
Вот тут-то упомянутый выше дьявол показывает зубы из каждой мелочи. А ведь все это (наряду с конструктивно оформленным расщепляющимся материалом) надо еще достать, изготовить, смонтировать, проверить. Короче говоря, вероятность того, что террорист (или террористы) сумеет сконструировать, укомплектовать, собрать и проверить работоспособное имплозионное ЯВУ на основе плутония, по мнению автора, столь же невелика, как и того, что они сумеют накопить необходимое его количество, о чем говорилось выше.
А вот урановое ЯВУ пушечного типа по конструкции и технологии сборки гораздо проще. Тот же факт, что по эффективности использования расщепляющегося материала оно сильно уступит имплозионному плутониевому, вряд ли сильно взволнует террориста, ведь факт реального наличия работоспособного ЯВУ гораздо важнее, чем его тактико-технические характеристики. Но вот такое качество уранового пушечного ЯВУ, как компактность, наверняка заинтересует ядерных мерзавцев. А ведь известно, что в военно-ядерной технике уран-235 как раз и применяется в специальных конструкциях, где малогабаритность важнее большого расхода расщепляющегося материала и относительно низкого энерговыделения.
Несомненно, одним из главных препятствий на пути создания террористической группой такого ЯВУ является весьма значительное количество необходимого для этого урана-235. С учетом неизбежных технологических потерь потребуется не менее 40–45 кг в пересчете на чистый материал, а это очень много. Хотя, разумеется, и процедура проектирования и изготовления пушечного уранового ЯВУ также имеет много коварных «подводных камней». Но вот обсуждать их здесь (и вообще обсуждать открыто) автор, во-первых, не желает сам и, во-вторых, категорически против того, чтобы это делали другие. Надо отчетливо понимать, что секретность технологий создания ЯВУ и их конкретных конструкций является сейчас одним из главных препятствий, стоящих перед ядерными террористами. Никакие требования и призывы к рассекречиванию этих сведений не должны приниматься во внимание – слишком серьезными (если не сказать страшными) последствиями чреват такой «ядерный стриптиз». Да и специалистам, пишущим на «ядерные» темы, ни в коем случае нельзя переступать ту грань, за которой образовательный или информационный материал может превратиться в пособие для начинающих террористов.